บทบาทของโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกในการกระจายตัวของนาโน-ซิลิกา

ผลการกระจายตัวของโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับ "เอฟเฟกต์คาวิเทชันอัลตราโซนิก" ซึ่งเมื่อใช้ร่วมกับการตัดเชิงกลและการรบกวนการไหลของเสียง ทำให้ได้การปรับแต่งและการกระจายตัวของอนุภาค กลไกหลักของมันสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: ขั้นแรก เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกจะสร้างคลื่นเสียงความถี่สูง-ที่ 15kHz-1MHz ซึ่งถูกส่งไปยังตัวกลางการกระจายตัวผ่านหม้อแปลงแอมพลิจูดอัลตราโซนิก (หัวส่งสัญญาณ) ประการที่สอง เมื่อคลื่นเสียงแพร่กระจายในตัวกลางของเหลว จะเกิดโซนแรงดันสูง-และโซนความดันต่ำ-สลับกัน ในโซนความดันต่ำ- ของเหลวจะถูกยืดออกจนเกิดเป็นฟองสุญญากาศเล็กๆ จำนวนมาก (ฟองคาวิเทชัน) ฟองอากาศเหล่านี้จะขยายตัวอย่างรวดเร็วและพังทลายลงอย่างรุนแรงภายใต้ความกดดันของเขตความกดอากาศสูง- ในที่สุด ในช่วงเวลาแห่งฟองสบู่ถล่ม คลื่นกระแทกที่มีความกดดันสูงถึงหลายพันชั้นบรรยากาศ ไมโครเจ็ตความเร็วสูง- (ความเร็วสูงสุด 100 เมตร/วินาที) และอุณหภูมิสุดขั้วในท้องถิ่น (สูงถึง 5,000 เคลวิน) ถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ท้องถิ่นขนาดเล็กมาก พลังงานเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อสลายและกระจายมวลรวมนาโนซิลิกาในตัวกลางให้สม่ำเสมอ เมื่อเปรียบเทียบกับการกวนเชิงกล อนุภาคจะได้รับแรงกระแทกทางกลน้อยกว่า มีโอกาสแบนน้อยกว่า และสามารถรับระบบการกระจายตัวที่มีการกระจายขนาดอนุภาคแบบแหลม

มวลรวมนาโน-แบ่งออกเป็นมวลรวมอ่อน (เกิดจากแรงอ่อน เช่น แรง van der Waals และพันธะไฮโดรเจน) และมวลรวมแข็ง (เกิดจากพันธะเคมีระหว่างอนุภาค) วิธีการแบบดั้งเดิม เช่น การกวนเชิงกลและการปั่นแยกด้วยความเร็วสูง-นั้นยากต่อการสลายมวลรวมแข็งให้หมดและมีแนวโน้มที่จะเกิดการรวมตัวกันเป็นลำดับที่สอง เอฟเฟกต์คาวิเทชันและไมโครเจ็ตที่สร้างโดยโฮโมจีไนเซอร์แบบอัลตราโซนิกสามารถทำหน้าที่อย่างแม่นยำกับช่องว่างภายในของมวลรวม โดยฉีกโครงสร้างรวมจากด้านในเหมือนกับ "ค้อนจิ๋ว" สารรวมกลุ่มทั้งอ่อนและแข็งสามารถแยกย่อยได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นอนุภาคนาโน-อนุภาคซิลิกาหรือสารรวมกลุ่มขนาดเล็ก- (โดยปกติจะกระจายไปยังระดับขนาดอนุภาคดั้งเดิม) ตัวอย่างเช่น ในการกระจายตัวของซิลิกานาโน-ในสารละลายที่เป็นน้ำ หลังจากการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิก อนุภาคที่เกาะกลุ่มตั้งแต่แรกเริ่มสามารถกระจายไปยังระบบการกระจายตัวแบบเดี่ยวที่มีขนาดอนุภาคสม่ำเสมอ การตรวจจับเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์แสดงให้เห็นว่าการกระจายขนาดอนุภาคสามารถแคบลงได้อย่างมาก และดัชนีการกระจายตัว (PDI) สามารถลดลงเหลือต่ำกว่า 0.2 ได้ โดยใช้ประโยชน์จากพื้นที่ผิวจำเพาะของอนุภาคนาโนได้อย่างเต็มที่ ในขณะเดียวกัน โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสามารถปรับพารามิเตอร์ เช่น กำลังเอาต์พุตและแอมพลิจูดตามลักษณะของตัวอย่าง โดยปรับให้เข้ากับความต้องการการกระจายตัวของซิลิกานาโน-ที่มีความเข้มข้นและตัวกลางต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นตัวอย่างหลอดทดลองขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการหรือ-สารละลายที่มีความหนืดสูงในการผลิตทางอุตสาหกรรม ก็สามารถกระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผลการกระจายตัวของนาโน-ซิลิกาจะกำหนดขอบเขตของผลนาโน-โดยตรงและมูลค่าการใช้งาน โฮโมจีไนเซอร์แบบอัลตราโซนิกซึ่งมีกลไกการทำงานเฉพาะตัวตามคาวิเทชั่น มีบทบาทสำคัญในการแยกตัวจับเป็นก้อน ยับยั้งการจับตัวเป็นก้อนทุติยภูมิ ปรับความสม่ำเสมอของการกระจายตัวให้เหมาะสม และช่วยเหลือในการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ทำให้พวกมันกลายเป็นอุปกรณ์หลักที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการกระจายตัวของซิลิการะดับนาโน- ประสิทธิภาพระดับสูง การประหยัดพลังงาน การดำเนินงานที่ปราศจากมลภาวะ- และความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่งได้นำไปสู่การนำไปใช้อย่างแพร่หลายในวัสดุคอมโพสิต สารเคลือบ ซีเมนต์ ชีวการแพทย์ และสาขาอื่นๆ ซึ่งส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมซิลิกานาโน-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ